活性(xing)炭去除污水中的(de)亞(ya)硝酸(suan)鹽

　　活性炭去(qu)除廢(fei)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根(gen)和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根(gen)陰離子，氮(dan)(dan)(N)是(shi)(shi)所有生物(wu)的(de)(de)(de)(de)基本要素(su)。氮(dan)(dan)以(yi)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)態存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為(wei)它(ta)們易(yi)溶于(yu)水(shui)(shui)，對(dui)人(ren)體(ti)健康有毒(du)。農業施肥等非點源硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽污染(ran)地(di)下水(shui)(shui)和(he)(he)(he)(he)地(di)表水(shui)(shui)已成為(wei)工業和(he)(he)(he)(he)發展中(zhong)國家日益嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)環境問題。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽污染(ran)是(shi)(shi)由(you)于(yu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽肥料的(de)(de)(de)(de)廣泛使用和(he)(he)(he)(he)人(ren)類和(he)(he)(he)(he)動物(wu)廢(fei)物(wu)處(chu)理不(bu)善(shan)或(huo)未經處(chu)理而發生的(de)(de)(de)(de)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽是(shi)(shi)許多(duo)工業過程的(de)(de)(de)(de)副產品，包(bao)括生產造紙、硝(xiao)(xiao)基有機化(hua)合物(wu)和(he)(he)(he)(he)藥(yao)物(wu)化(hua)合物(wu)。亞(ya)硝(xiao)(xiao)胺致癌的(de)(de)(de)(de)前兆是(shi)(shi)地(di)下水(shui)(shui)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽濃度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。由(you)于(yu)這些原因，歐盟限制(zhi)了飲用水(shui)(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)濃度(du)。

　　亞硝(xiao)酸鹽和(he)(he)硝(xiao)酸鹽也是(shi)存在于(yu)更多(duo)放射(she)性(xing)廢物中的(de)(de)非放射(she)性(xing)廢物； 硝(xiao)酸在核武器和(he)(he)核燃料(liao)的(de)(de)生產過(guo)程中被用來處理極其有毒的(de)(de)放射(she)性(xing)元素，如鈾(you)和(he)(he)鍶。然而，如果硝(xiao)酸鹽濃(nong)度(du)較高，可能會影響穩定水泥(ni)基體的(de)(de)形成，使各種金屬加工(gong)廢料(liao)難以長期(qi)處理。因此，從健康和(he)(he)環境的(de)(de)角度(du)來看，去除硝(xiao)酸鹽和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽是(shi)非常重要的(de)(de)。

　　傳統(tong)的去(qu)除硝(xiao)酸鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽陰離子(zi)的方法包括(kuo)反(fan)滲透(tou)、離子(zi)交換、組合膜生(sheng)物(wu)反(fan)應器/粉末活性(xing)炭吸附、生(sheng)物(wu)膜電極反(fan)應器(BER)和(he)BER /吸附過程。這些方法大多有一些缺點，如高(gao)資本(ben)、高(gao)運營(ying)成(cheng)本(ben)或污泥處置(zhi)。

　　未氧化氧化活性炭DFT孔徑分(fen)布(bu)。

　　*近(jin)，從(cong)廢水中(zhong)去除硝酸鹽(yan)和亞硝酸鹽(yan)的(de)(de)陰離子，檢查了許多低(di)成本的(de)(de)替代吸附劑。

　　目前的工作(zuo)是提高活(huo)性(xing)炭去(qu)除(chu)廢水中(zhong)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)的能(neng)力(li)。為實現這一(yi)目標，進行了以下研究：(a)制備和(he)(he)表征活(huo)性(xing)炭，(b)在活(huo)性(xing)炭樣品中(zhong)建立硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸根離(li)子(zi)(zi)*大吸(xi)附條件，(c)在活(huo)性(xing)炭上(shang)評估硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)的動力(li)學(xue)和(he)(he)熱(re)力(li)學(xue)參數。

　　活性炭吸(xi)附(fu)研究：樣品選(xuan)擇(ze)：干燥活性炭的(de)(de)(de)固(gu)定(ding)非(fei)氧化和(he)氧化（0.1g)和(he)初始(shi)濃度Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)原(yuan)液的(de)(de)(de)25mL等分試樣振(zhen)蕩(dang)(dang)24小(xiao)時。過濾各(ge)種混合物，確定(ding)溶(rong)液中的(de)(de)(de)殘留(liu)物、硝酸鹽和(he)亞硝酸鹽含量(liang)，以了解平(ping)衡(heng)時間的(de)(de)(de)影響。通過稀釋NaOH或HCl溶(rong)液pH從2調(diao)整到11。在確定(ding)平(ping)衡(heng)時間的(de)(de)(de)批量(liang)實(shi)驗中，我們使(shi)(shi)用(yong)(yong)20mL的(de)(de)(de)pH調(diao)節溶(rong)液和(he)30mg吸(xi)附(fu)劑。pH該值提(ti)供了*大的(de)(de)(de)陰離(li)子(zi)去(qu)除(chu)率。取50毫克L的(de)(de)(de)硝酸鹽水溶(rong)液20ml的(de)(de)(de)進行-1 NO 3 ˉ不同量(liang)的(de)(de)(de)和(he)碳劑量(liang)為(wei)200毫克Ca(HCO存在3)20-400毫克L-1。25振(zhen)蕩(dang)(dang)時間的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)℃，45℃和(he)55℃24小(xiao)時進行。使(shi)(shi)用(yong)(yong)離(li)子(zi)色(se)譜柱：6.1006.超(chao)濾液：2000陰離(li)子(zi)柱.5 mmolL-一對苯二甲酸，7%乙(yi)腈，pH = 4.電導檢(jian)測器(qi)測定(ding)陰離(li)子(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動力學(xue)試驗(yan)研究了活(huo)性(xing)炭對陰離子吸(xi)附(fu)效率(lv)的影響(xiang)(NO2-和(he)(he)NO3-氧化活(huo)性(xing)炭樣品的吸(xi)附(fu)效果(guo)，50毫克(ke)活(huo)性(xing)炭和(he)(he)20毫升(sheng)(sheng)硝(xiao)酸鹽(yan)的初始(shi)濃(nong)度(du)為(wei)50毫升(sheng)(sheng) mg·L - 1.亞硝(xiao)酸鹽(yan)濃(nong)度(du)為(wei)5 mg·L -1的時(shi)間為(wei)不同的時(shi)間段，即(ji)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)在(zai)各種水產養殖(zhi)和(he)(he)工業廢水中的濃(nong)度(du)水平]通過濾紙(zhi)過濾懸浮液，分(fen)析殘(can)余陰離子濃(nong)度(du)。

　　活性炭表征

　　根(gen)據所有元素的(de)百分(fen)比含量(liang)與氧殘(can)留(liu)量(liang)之間的(de)差異，的(de)方(fang)法是(shi)從元素分(fen)析中(zhong)報告氧含量(liang)值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從元(yuan)素分(fen)(fen)析中報告氧(yang)(yang)含(han)量(liang)值的(de)(de)(de)常用方法是(shi)基(ji)于所有(you)元(yuan)素的(de)(de)(de)百分(fen)(fen)比含(han)量(liang)與氧(yang)(yang)殘留量(liang)之間的(de)(de)(de)差異。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)含(han)量(liang)顯著增(zeng)加（從0開始.92至5.7%)。                                                                                                       ;　　圖(tu)中研究了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)(jing)分(fen)(fen)布(bu)(bu)。給出了表面積(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體積(ji)(ji)的(de)(de)(de)結果。顯示(shi)了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體積(ji)(ji)和(he)表面積(ji)(ji)增(zeng)加，孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)(jing)分(fen)(fen)布(bu)(bu)沒有(you)明顯變(bian)化(hua)。與未氧(yang)(yang)化(hua)碳樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)相比，氧(yang)(yang)化(hua)碳的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體積(ji)(ji)分(fen)(fen)別增(zeng)加了約43%和(he)35%。氧(yang)(yang)化(hua)和(he)未氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)*大1nm 的(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)和(he)2-4nm的(de)(de)(de)中孔(kong)(kong)(kong)(kong)。數(shu)據還(huan)顯示(shi)，氧(yang)(yang)化(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)(kong)變(bian)寬。微區增(zeng)強，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微降低。這可能是(shi)因為從容納一個(ge)吸附層的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)寬到兩個(ge)，兩個(ge)層分(fen)(fen)別轉換為三(san)個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材(cai)料的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體積(ji)(ji)。1:未氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).1:未氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧(yang)(yang)化(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).?DFT：分(fen)(fen)布(bu)(bu)孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)(jing)；BET：微孔(kong)(kong)(kong)(kong)材(cai)料的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)表征

　　兩(liang)種吸附(fu)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分形(xing)維數(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算。在650℃活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分數維數。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)表(biao)(biao)面非(fei)常粗糙或不(bu)規(gui)則。在用Na 2 CO 3表(biao)(biao)面改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)時，分形(xing)維數減少(D = 2.2)。 　　這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構隨著小晶粒和(he)交聯結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分解(jie)變得(de)更(geng)加有(you)序(xu)。對(dui)于(yu)這(zhe)類試劑，混合碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)于(yu)微晶碳； 因此，交聯碳主要被(bei)消耗掉(diao)。交聯分解(jie)導致(zhi)堵塞孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)釋放，從而減少增加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面積(ji)和(he)孔體積(ji)。 　　硬度(du)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去(qu)除(chu)(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響 　　共存離子(zi)(zi)(zi)是(shi)碳酸(suan)氫(qing)鈣，通常在地(di)下(xia)(xia)水中發現，并產生暫時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度(du)。圖2證明(ming)了這(zhe)一點。在Ca(HCO 3)2在存在下(xia)(xia)，硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)明(ming)顯降(jiang)低。這(zhe)些物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作用可以歸(gui)因于(yu)NO 3 -和(he)HCO 3 -相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)(zi)結構。它們都是(shi)平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而且都是(shi)平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N-O和(he)C-O鍵(jian)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)相同，等于(yu)120℃。可以合理(li)地(di)認為(wei)，HCO 3個 ˉ陰離子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)吸附(fu)到相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面上。  圖2：使用1：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬度(du)對(dui)去(qu)除(chu)(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。 　　這(zhe)些結果表(biao)(biao)明(ming)，由KMnO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些吸附(fu)劑中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)任何一種都好得(de)多或更(geng)好。這(zhe)可能與吸附(fu)機制(zhi)有(you)關，包括離子(zi)(zi)(zi)交換和(he)絡合。

　　事實上(shang)(shang)，開發低成本吸(xi)附劑(ji)是(shi)減少各種化學工(gong)藝(yi)產生的(de)(de)(de)(de)大量廢(fei)物(wu)和(he)(he)(he)有(you)毒廢(fei)水的(de)(de)(de)(de)主要目(mu)標之一。從這個意義上(shang)(shang)說，高錳酸(suan)(suan)鉀改(gai)性活(huo)性炭對水溶液中的(de)(de)(de)(de)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)(he)亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)有(you)很好的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附能力。在(zai)這個問題上(shang)(shang)，研究了影響單(dan)組分體系(xi)中硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)(he)亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)去除的(de)(de)(de)(de)因(yin)素：溫度，pH值(zhi)、吸(xi)附劑(ji)濃度和(he)(he)(he)活(huo)性炭劑(ji)量。在(zai)二元體系(xi)(NO 3和(he)(he)(he)HCO 3)硬(ying)度對硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)去除的(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作用是(shi)指(zhi)NO 3和(he)(he)(he)HCO 在(zai)同一結(jie)構離子(zi)和(he)(he)(he)系(xi)統(tong)中(NO 3和(he)(he)(he)NO 2)由于競爭效應，硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)附受到抑制(zhi)，亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)附受到協同吸(xi)附的(de)(de)(de)(de)促進。NOM當存(cun)在(zai)或不存(cun)在(zai)時(shi)，吸(xi)附能力相似，表明硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)對碳表面的(de)(de)(de)(de)親和(he)(he)(he)力強于硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)(he)NOM的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附。